Phenotype prediction in phenylketonuria patients from Moldova based on genotype data

Abstract

Introducere: Fenilcetonuria (PKU) este o boală metabolică autozomal recesivă, cauzată de deficienţa enzimei fenilalaninhidroxilaza ca urmare a mutațiilor din gena PAH. Luând în considerare, că celulele nervoase sunt cele mai sensibile la efectele toxice ale nivelelor ridicate ale fenilalaninei serice, retardul mental este unul din cele mai proeminente manifestări ale bolii. Tipul mutaţiei din gena PAH influenţează activitatea metabolică restantă a enzimei fenilalaninhidroxilaza. Scopul: Estimarea fenotipului prezis în raport cu genotipul la pacienţii cu PKU din Republica Moldova, pe baza diferitor programe de predicţie. Material și metode: În prezentul studiu au fost folosite datele a 9 pacienţi cu PKU, diagnosticaţi prin screeningul neonatal (>3 mg/dL) în perioada 2018-2019, la care s-au analizat mutațiile în gena PAH. Pentru estimarea fenotipului acestor pacienţi a fost folosită metoda valorii arbitrare (AV). A doua metodă a constat în utilizarea instrumentului online BIOPKU (BIOPKU; http://www.biopku.org). Identificarea mutaţiilor frecvente s-a realizat prin metoda PCR/ RFLP (p.R408W, p. P281L, p.L48S, p.R252W, p.R158Q, p.R261Q), iar pentru detectarea mutaţiilor mai rare s-a efectuat secvenţierea unor exoni din gena PAH. Rezultate: Utilizând datele despre genotipurile patologice identifi cate la cei 9 pacienți cu PKU investigaţi, a fost estimat fenotipul lor. Metoda de predicţie AV a dat rezultate în care 66.7% din pacienţi aveau forma clasică a PKU, pe când în 33.3% de cazuri a fost detectat fenotipul cu PKU moderată, nefiind prezise fenotipuri cu hiperfenilalaninemie (HPA). Cea de-a doua metodă, ce implica utilizarea bazei de date BIOPKU, a fost folostă în cazul a 8 genotipuri din 9 din cauza lipsei informaţiei despre o combinaţie de alele. Genotipurile celor 8 pacienţi au fost estimate ca tipice PKU clasice. Nu au fost înregistrate cazuri de formă moderată a PKU sau hiperfenilalaninemie. Comparând datele de la instumentele de predicţie cu fenotipurile observate, s-a constatat că există o diferenţă la nivelul genotipului p.R408W/p.L48S, analizat mai profund din perspectiva heterogenităţii sale. Prin acestea concludem că în Republica Moldova prevalează formele clasice de PKU înregistrate în ultimii 2 ani. Concluzii: Metodele de predicţie a fenotipului precum AV sau BIOPKU au punctele lor forte. În cazul completării bazelor de date internaţionale cu cazuri proprii, va spori calitatea și varietatea programelor de predicţie.

Введение: Фенилкетонурия (ФКУ) - аутосомно рецессивная наследственная болезнь обмена веществ, вызванная нарушением активности печёночного фермента фенилаланин-гидроксилазы. Учитывая тот факт, что нервные клетки самые уязвимые к токсичному эффекту повышенных уровней фенилаланина в крови, наиболее явное проявление данной болезни — это задержка умственного развития. Мутации, отвечающие за фенилкетонурию происходят в гене фенилаланингидроксилазы (PAH). Тип мутации влияет на активность фермента и соответственно на фенотип.Цель: Прогнозирование фенотипа у больных ФКУ из Молдовы на основе генотипирования с помощью прогнозирующих программ. Материалы и методы: В качестве материала были использованы данные 9 молдавских пациентов с ФКУ, диагностированных неонатальным скринингом (>3 мг/дл), в период 2018-2019, с полным выявленным генотипом гена PAH. Для предсказания фенотипа был использован метод произвольного значения (AV). Второй метод включает в себя работу с программой BIOPKU (BIOPKU; http://www.biopku.org). Идентификация общих мутаций (p. R408W, p. P281L, p. L48S, p. R252W, p. R158Q, p. R261Q) была осуществлена с помощью ПЦР/ ПДРФ, а также выявление других редких мутаций с помощью секвенирования кодирующей части гена PAH. Результаты: Используя данные о патологических генотипах, выявленных в период 2018- 2019 были предсказаны фенотипы 9 пациентов с ФКУ. Полученные результаты при использовании системы (AV) показали преобладание классической формы ФКУ в 66,7%, исключение было представлено cредними формами ФКУ (33,3%). При использовании BIOPKU, было проанализировано 8 из 9 генотипов пациентов с ФКУ. В данном случае, все генотипы были обозначены как классическая форма ФКУ. Учитывая тот факт, что расчетный фенотип генотипа p.R408W/p.L48S отличается от такового в наблюдаемых случаях, данная комбинация была изучена подробнее из перспективы неоднородности фенотипов среди разных случаев. Как следствие, можно утвердить что в Молдове зарегистрированы классические формы ФКУ за последние 2 года. Заключение: Системы предсказания фенототипа, такие как метод AV и BIOPKU, могут быть полезными в исследовательской деятельности, каждая система, в свою очередь, имеют свои преимущества, пополняя интернациональные базы генетических данных, при этом качество прогнозов фенотипов значительно улучшится.